الرياح والطاقة الشمسية يمكن أن تحل محل طاقة الفحم في تكساس

يمكن أن تكون تكساس نموذجًا للأمة حول كيفية الاستبدال الفعال للفحم بالرياح والطاقة الشمسية لتلبية احتياجات الطاقة للولاية مع تلبية الأهداف البيئية ، وفقًا لبحث جديد أجراه مهندسو جامعة رايس.

يستخدم العمل الجديد بقيادة المهندس البيئي دانيال كوهان وكبير علوم الكمبيوتر ريتشارد مورس من كلية جورج آر براون للهندسة في رايس نمذجة التحسين لتحديد المجموعات الأقل تكلفة لمشاريع الرياح والطاقة الشمسية المقترحة مع إمكانية استبدال الطاقة التي تعمل بالفحم جيل في ولاية تكساس.

كما يذكر المؤلفان في الورقة التي تظهر في المجلةمصادر الطاقة المتجددة: الرياح والمياه والطاقة الشمسية، "ببساطة ، لا يكون الجو عاصفًا دائمًا وليس مشمسًا دائمًا ، ولكنه دائمًا ما يكون عاصفًا أو مشمسًا في مكان ما في تكساس."

قال كوهان إن ذلك يمكن أن يمكّن طاقة الرياح والطاقة الشمسية من استبدال كل إنتاج الفحم تقريبًا ، خاصة إذا كانت مشاريع طاقة الرياح والطاقة الشمسية موجودة في مواقع توفر مخرجات تكميلية. الورقة الجديدة مبنية على دراسة 2018 من مختبره.

قال كوهان ، الأستاذ المشارك في الهندسة المدنية والبيئية: "هذه الورقة تتعلق حقًا بكيفية الانتقال بعيدًا عن الفحم في أسرع وقت ممكن". "لا تزال تكساس تحرق المزيد من الفحم وتنبعث من ثاني أكسيد الكبريت وتلوثات أخرى أكثر من أي ولاية أخرى. على الرغم من أن الانتقال أمر لا مفر منه ، فمن الملح أن نتوقف عن استخدام الفحم في أسرع وقت ممكن لتحسين جودة الهواء والصحة."

قال مورس ، الذي فاز في مسابقة Malcolm Verdict Memorial Poster في قمة تكساس للطاقة عام 2020 عن عمله في المشروع: "إن تنظيف الطاقة التي نستخدمها لدعم المجتمع هو أحد أهم الأشياء التي نحتاج إلى القيام بها". "أعلن البروفيسور كوهان عن المشروع باعتباره مشروعًا متعلقًا بالرياضيات ، وهذه هي خلفيتي ، لذا كان قدرتي على المساعدة في مشروع تكامل الطاقة النظيفة أمرًا ممتعًا للغاية بالنسبة لي."

تم إغلاق العديد من محطات الفحم الكبيرة في تكساس في عام 2018 ، وعملت معظم المحطات المتبقية أقل بكثير من طاقتها ، بما في ذلك أثناء الانقطاعات خلال فترة التجميد في فبراير 2021. وجد بحث الفريق أن ثلث مشاريع طاقة الرياح والطاقة الشمسية التي تم اقتراحها بالفعل على مجلس موثوقية الكهرباء في تكساس بحلول يونيو 2020 يمكن أن تحل محل كل توليد الفحم في الولاية تقريبًا. منذ يونيو 2020 ، تم بناء العشرات من هذه المشاريع ، وتضاعف قائمة انتظار مشاريع الطاقة الشمسية المقترحة.

سيكون مفتاح النجاح لطاقة الرياح والطاقة الشمسية هو توسيع خطوط النقل التي تربط الأجزاء الأكثر رياحًا وأكثر إشراقًا في الولاية بالمدن.

قال كوهان: "في تكساس ، هذا هو أكبر عنق زجاجة يبطئ نمو طاقة الرياح والطاقة الشمسية". "مشروع قانون البنية التحتية من الحزبين الذي تم تمريره في العام الماضي هو بداية جيدة ، ولكن ليس لديه ما يكفي من التمويل للإرسال. أيضًا ، من خلال عدم الاتصال بشبكات أخرى ، فقدت تكساس فرصًا لبيع فائض طاقة الرياح والطاقة الشمسية إلى ولايات أخرى . "

وأشار كوهان إلى أن الغاز الطبيعي سيظل مهمًا لموثوقية تكساس الكهربائية على المدى القريب ، خاصة وأن شركة ERCOT تعمل على التعافي من تجميد عام 2021. ومع ذلك ، فإن المواقع التكميلية لمزارع الرياح والطاقة الشمسية يمكن أن تقلل من الحاجة إلى الغاز الطبيعي والتخزين و قال القضاء على الحاجة إلى الفحم. تظهر الدراسة أن طاقة الرياح من غرب تكساس تميل إلى الذروة بين عشية وضحاها ، في حين أن رياح جنوب تكساس تبلغ ذروتها مع نسمات البحر في فترات بعد الظهر والمساء في الصيف. جنبًا إلى جنب مع الطاقة الشمسية أثناء النهار ، يمكن أن تغطي هذه المصادر التكميلية معظم ساعات السنة وليس كلها.

وقال كوهان: "حتى مع تحديد المواقع التكميلية ، ستظل هناك ساعات لا تشرق فيها الشمس ولا تهب الرياح". "تاريخيًا ، كان التحدي الرئيسي هو فترة ما بعد الظهيرة في فصل الصيف عندما تكون مكيفات الهواء تعمل بكامل طاقتها ، والتجميد الشديد العرضي. تعمل الرياح الشمسية والساحلية بشكل جيد خلال فترات الذروة في الصيف ، ولكن يمكن أن يكون هناك فترات هدوء في بعض الأمسيات عندما نحتاج إلى شيء آخر لإيقافه. في."

وقال إن إزالة الفحم من شبكة تكساس هي مجرد مسألة وقت. قال كوهان: "لا أعتقد أن أيًا من شركات الطاقة ترغب في تشغيل محطات تعمل بالفحم على المدى الطويل". "إن تشغيلها أقذر وأقل تكلفة من بناء مشاريع طاقة الرياح والطاقة الشمسية من الصفر ، ولدى معظم شركات المرافق الآن خطط للوصول إلى صافي انبعاثات الكربون بحلول عام 2050 ، إن لم يكن قبل ذلك.

وقال: "ربما بسبب ذلك ، لم يستثمروا في ترقيات محطات الفحم الخاصة بهم ، وكثير منها يزيد عمره عن 40 عامًا وليست فعالة للغاية".

المؤلفان المشاركان للورقة هما سارة سالفاتور ، طالبة الدراسات العليا في جامعة كارنيجي ميلون ، وهي خريجة جامعة رايس.

دعمت مؤسسة الطاقة البحث.

خام.

وقال: "ربما بسبب ذلك ، لم يستثمروا في ترقيات محطات الفحم الخاصة بهم ، وكثير منها يزيد عمره عن 40 عامًا وليست فعالة للغاية".

المؤلفان المشاركان للورقة هما سارة سالفاتور ، طالبة الدراسات العليا في جامعة كارنيجي ميلون ، وهي خريجة جامعة رايس.

دعمت مؤسسة الطاقة البحث.